Продуктивність

 

Продуктивність гвинтових насосів збільшується зі зростанням числа обертів гвинта, при цьому тиск, який створює насос, залишається без зміни.

Поперечний переріз ротору 2 (рис. 60) в кожному місці являє собою окружність діаметром d. Поверхня ротору утворена обертанням сину­соїди профілю bed навколо осі 0 і одночасно переміщенням її уздовж осі. У відповідності з цим при повороті ротору на 360° осьове переміщення утворюючої синусоїди дорівнює кроку ротору t. Центр перерізу ротору зміщений відносно його осі симетрії 0 на величину е. При обертанні ротор виконує рух висотою h.

 

 

Рис. 60. До розрахунку продуктивності гвинтового насосу:

 

1 – корпус; 2 – ротор; 3 – обойма; h – діаметр, який описує крайня точка поверхні ротору, т – профільована внутрішня поверхня обойми; е – відстань між осями обойми і гвинта.

 

Крок гвинтової поверхні обойми t_o6 дорівнює подвоєному кроку t ро­тору. В поперечному перерізі гвинтова поверхня обойми 3 являє собою два кола K, центри яких 0₁ і 0₂ знаходяться на відстані 4е один від одного; радіуси окружностей дорівнюють радіусу перерізу гвинта .

Загальна площа F прохідного перерізу обойми дорівнює сумі площ двох вказаних окружностей і площі прямокутника 4ed, тобто .

Внутрішню поверхню обойми можна представити як поверхню, утворену складним переміщенням вказаного перерізу при його обертанні навколо осі обойми і при одночасному русу уздовж цієї осі. При цьому усі точки на периферії перерізу обойми описують гвинтові лінії, в результаті при повороті ротору на кут j=2p переріз переміщається на величину кроку t_o6. Осьове переміщення h при цьому

 

. (3.45)

 

 

Принцип дії гвинтового насосу базується на щільному контакті профільного гвинтового ротору 2 с обоймою 3 корпусу 1. При обертанні ротору між його поверхнею і внутрішньою гвинтовою поверхнею обойми 3 утворюються замкнені порожнини а, об’єм яких при обертанні насосу безперервно змінюється. При цьому відбувається безперервне витиснення рідини.

При обертанні ротору будь-який його поперечний переріз переміщається у відповідному поперечному перерізі обойми, утворюючи місяцеподібні замкнені порожнини (відмічено крапковою штриховкою). Загальна площа двох поперечних перерізів цих порожнин дорівнює різниці площ внутрішнього перерізу обойми і зовнішнього перерізу ротору, який дорівнює 4ed. Замкнені порожнини розповсюджуються на довжину кроку t_o6 обойми, контури витка мають перемінну площу поперечного перерізу, яка змінюється від нуля до 4ed. Для будь-якого кутового положення ротору в поперечний переріз пари обойма - ротор потрапляють дві замкнені порожнини перемінного перерізу, причому, коли одна порожнина зникає повністю (положення, зображене на рис. 60,а), інша порожнина має найбільшу площу перерізу, яка дорівнює 4ed. Зміна перерізу двох замкнених порожнин при різних положе­ннях ротору представлена на рис. 60.

Продуктивність одногвинтового насосу визначається загальною зміною об’ємів замкнених порожнин в одиницю часу. При цьому, коли порожнина на одному боці збільшується в об’ємі, у ній розвивається вакуум і вона заповнюється рідиною (відбувається цикл всмоктування). В якийсь момент ця порожнина замикається (відсікається від порожнини всмоктування) і починає переміщатися до нагнітального кінця обойми, витісняючи з неї рідину, яка її заповнює, в результаті зменшення свого об’єму. За один оберт рідина в замкненому об’ємі переміщається уздовж осі обойми на величину її кроку t_об і витискується через постійний прохідний переріз 4ed. Внаслідок цього розрахункова подача такого насосу при сталому обертанні не буде мати пульсацій.

Оскільки вісь ротору переміщається при обертанні відносно осі внутрішньої профільованої поверхні обойми, привод ротору повинен здійснюватися за допомогою кардану.

У відповідності з наведеним розрахункова подача насосу визначається за формулою:

 

, (3.46)

 

де h – висота перерізу обойми; d – діаметр поперечного перерізу ротору; n – частота обертання ротору; е – ексцентриситет; h_v – об’ємний к.к.д.

З метою підвищення герметичності і відповідно – об’єм­ного к.к.д. внутрішню поверхню обойми вкривають тонким шаром гуми, завдяки пружності якої можливо забезпечити посадку ротору в обойму з деяким натягом (0,3–0,5 мм).

Найбільше поширення в промисловості мають гвинтові насоси з трьома гвинтами, з котрих середній - ведучий, а два бокових меншого діаметру - ведені. Гвинти поміщені в корпусі з гладкою циліндричною поверхнею. При обертанні гвинта рідина, заповнюючи западини в нарізках, переміщається уздовж осі насосу і витісняється в лінію нагнітання.

Тиск, що створює гвинтовий насос, залежить від числа кроків гвинтової нарізки. Вона збільшується зі зростанням відношення довжини витка до його діаметру.

Гвинтові насоси використовують для перекачування високов’язких рідин. Подача Q – до 300 м³/год., тиск р – до 175 атм, швидкість обертання п – до 3000 об./хв.

Переваги: швидкохідність, компактність, безшумність, продуктивність практично не змінюється при зміні тиску.

Недоліки: досить низький к.к.д - 0,75.

 

 

3.1.3.4. Пластинчасті насоси

 

Насос складається з ротору 1 (рис. 61), який розташований ексцентрично в корпусі 2. В роторі є радіальні прорізи, в яких вільно сковзають пластини 3. При обертанні ротору пластини під дією відцентрової сили щільно притискаються до внутрішньої поверхні корпусу. При цьому серпоподібний робочий простір 4 поділяється на камери всмоктування й нагнітання. Об’єм камери всмоктування при русі пластини від всмоктувального патрубку збільшується, в результаті чого в цій камері створюється розрідження і рідина всмоктується в корпус насосу через патрубок. Після проходження пластиною точки а об’єм камери зменшується, і рідина потрапляє з насосу в нагнітальний патрубок 6.

 

Рис. 61. Пластинчастий насос:

 

1 – ротор; 2 – корпус; 3 – пластина; 4 – робочий простір; 5, 6 – нагнітальний і всмоктувальний патрубки.

 

Продуктивність пластинчастого насосу визначається за формулою:

 

, (3.47)

 

де b – ширина ротору; e – ексцентриситет насосу; n – число обертів валу; D – діаметр колодязя (розточки) в корпусі статору; z – число пластин; S – товщина пластин; h_v – об’ємний к.к.д.

Подача рідини роторними насосами, у тому числі й пластин­частими, дуже рівномірна, її можна регулювати зміною кількості обертів валу (ротору). Теоретична подача роторних насосів, як і всіх об’ємних насосів, не залежить від створюваного ним напору. У дійсності виникають незначні зниже­ння подачі при підвищенні напору внаслідок протікання рідини крізь зазори усередині насосу.